CN115701396A - 机电式制动助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机电式制动助力装置。在机电式制动装置中，将为了通过反作用力将输入杆维持为直立的状态而在所述输入杆的外周部安装的弹簧排除，从而避免设计上的限制和装置自身的大型化。具有输入杆(20)和施力构件(30)，输入杆(20)与汽车的制动踏板(BP)连结，施力构件(30)与所述输入杆(20)同轴地配置，用于通过反作用力在轴向上对所述输入杆(20)施力从而将输入杆(20)保持为规定姿势，所述施力构件(30)配置在所述输入杆(20)的内部。

Description

机电式制动助力装置

技术领域

本发明涉及一种在汽车中用于放大踩下制动踏板时的踏力的机电式制动助力装置。

背景技术

以往，公知有一种为了辅助汽车的制动操作而放大踩下制动踏板时的踏力的制动助力装置，一般使用例如像日本特开昭54-90459号公报(专利文献1)中记载的发明那样利用了发动机(engine)的负压的真空式制动助力装置。

可是近年来，世界各国的碳中和的动态变得活跃，为了实现摆脱化石燃料的目标，向电动汽车、燃料电池汽车等不具备发动机作为动力源的汽车的转变成为今后的汽车行业的重要课题。

这样一来，作为以往的搭载有发动机的车辆与电动汽车那样的未搭载发动机的车辆之间的区别点之一，由于不具有发动机，所以不会产生以往的系统中使用的发动机的负压(进气管负压)，因此，会产生使用负压的各部件变得无法使用的问题。

因此，需要一种代替真空式制动助力装置且能够得到在自动制动中也能使用的高制动力的制动助力装置，例如，公知有像日本特开2018-199448号公报(专利文献2)、日本再表2018/097278号公报(专利文献3)中记载的发明那样的具有马达(motor)作为动力源的机电式的制动助力装置。

根据这些以往的机电式制动助力装置，即使是不具有发动机的车，通过使用以电力驱动的马达，也能够放大踩下制动踏板时的踏力。

其中，在将制动踏板和制动助力装置连接时，通常，制动踏板为进行圆周运动的悬挂式，因此，使用输入杆和控制杆，所述输入杆以自由旋转且在规定的角度范围内自由摇动的方式通过嵌入或铆接而相对于所述控制杆被固定。

此外，为了防止所述输入杆因自重而倾倒、或在所述输入杆与所述控制杆之间产生间隙而产生异响或动作的紊乱，例如像所述专利文献2、所述专利文献3以及日本特开2016-22744号公报(专利文献4)中记载的那样，其结构一般为在所述输入杆的外周部设置弹簧，通过该弹簧的反作用力，将所述输入杆维持为相对于制动踏板直立的状态。

若基于附图进行详细说明，则现有例的机电式制动助力装置2的结构如图8所示，具有输入杆20、控制杆40以及圆锥弹簧35，该输入杆20在一端侧具有连接孔21，在另一端侧具有制动踏板连接件23，该制动踏板连接件23用于在周向上自由旋转地与制动踏板BP连接，该控制杆40随着所述输入杆20的进退而在轴向上进行直线运动，该圆锥弹簧35安装在所述输入杆20的外周，以收缩了规定量的状态被固定零件36固定；所述输入杆20和所述控制杆40以将所述控制杆40的球头螺栓41插入所述输入杆20的连接孔21的状态被铆接连接，由此，通过所述圆锥弹簧35的反作用力将所述输入杆20维持为直立的状态。

但是，如所述各专利文献中记载的现有发明、所述图8所示的现有例那样，当在输入杆20的外周部设置有弹簧的情况下，在与所述输入杆20周围的弹簧干涉的范围内无法进行部件的配置，因此，存在导致设计上的限制、装置自身的大型化的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭54-90459号公报

专利文献2：日本特开2018-199448号公报

专利文献3：日本再表2018/097278号公报

专利文献4：日本特开2016-22744号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的课题在于，在所述现有发明、现有例中，将为了通过反作用力将输入杆维持为直立的状态而在所述输入杆的外周部安装的弹簧排除，避免设计上的限制和装置自身的大型化。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题而完成的本发明的机电式制动助力装置，其特征在于，具有：输入杆，与汽车的制动踏板连结，以及施力构件，与所述输入杆同轴地配置，用于通过反作用力在轴向上对所述输入杆施力从而将所述输入杆保持为规定姿势，

所述施力构件配置在所述输入杆的内部。

根据本发明，不需要安装在所述输入杆的外周部的弹簧，能够有效地充分利用周围的空间，能够避免设计上的限制以及装置自身的大型化。

另外，在所述机电式制动助力装置中，

所述施力构件包括螺旋弹簧和保持器，

所述机电式制动助力装置具有控制杆，所述控制杆与所述输入杆联动，随着制动踏板的操作而在轴向上直线运动，且在一端设置有球头螺栓，

所述输入杆在一端连续地形成有连接孔和弹簧保持孔，所述连接孔在所述输入杆的轴向上延伸，所述弹簧保持孔在所述轴向上延伸且直径比所述连接孔小，并且所述保持器以使研钵状的承受面朝向外侧的状态配置在所述连接孔中，在所述弹簧保持孔与所述保持器之间配置有所述螺旋弹簧，

所述输入杆和所述控制杆在所述控制杆的球头螺栓插入所述输入杆的连接孔且所述保持器的承受面与所述球头螺栓接触的状态下被铆接连接，在该情况下，通过将端部铆接的连接孔、保持器以及球头螺栓的组合所构成的球接头机构，能够以简单的结构实现可靠的动作。

而且，当在所述控制杆的球头螺栓安装有用于位置检测的磁铁的情况下，能够充分利用所述输入杆的外周部的空间，能够进行输入杆、控制杆的位置检测。

本发明的所述机电式制动助力装置优选具有：

输入杆，与制动踏板连结，

控制杆，与所述输入杆联动并随着制动踏板的操作而在轴向上直线运动，

传感器部，检测所述控制杆的位移，

马达部，根据所述控制杆的位移而工作，

控制部，利用从所述传感器部得到的信息驱动所述马达部，

旋转直动变换部，配置在所述控制杆的外周，包括轴构件和旋转构件，将与所述马达部联动的所述旋转构件的旋转运动变换为所述轴构件的直线运动，

支架，限制所述轴构件的轴旋转且在轴向上联动地移动，

复位弹簧，用于对所述支架施力从而使所述支架在移动后返回到原来的位置，以及

主缸，与所述控制杆以及所述轴构件的前端侧连接，通过所述控制杆或者所述轴构件的直线运动而动作。

此外，在所述输入杆、所述控制杆、所述马达部、所述旋转直动变换部、所述支架以及所述主缸全部同轴地配置的情况下，由于作为整体能够紧凑地构成，所以特别优选。

发明的效果

根据本发明，能够将安装在输入杆的外周部的弹簧排除，避免设计上的限制和装置自身的大型化，还能够充分利用输入杆的外周部的空间。

附图说明

图1是示出本发明的机电式制动助力装置的优选实施方式的立体图。

图2是图1所示的实施方式的俯视图。

图3是将图1所示的实施方式中的外壳卸下的状态的俯视图。

图4是图2所示的A-A线剖视图。

图5是图2所示的B-B线剖视图。

图6是图1所示的实施方式的主要部分剖视图。

图7是示出图1所示的实施方式中的输入杆、施力构件以及控制杆的分解立体图。

图8是示出现有例的剖视图。

附图标记说明

1、2：机电式制动助力装置、10：壳体、11：外壳、12：底板、13：窗口、14：固定螺钉、15：固定构件、16：安装孔、17：安装孔、18：安装孔、20：输入杆、21：连接孔、22：弹簧保持孔、23：制动连接件、30：施力构件、31：螺旋弹簧、32：保持器、33：承受面、35：圆锥弹簧、36：固定零件、40：控制杆、41：球头螺栓、42：磁铁、43：凸缘、44：板、45：台阶部、46：螺旋弹簧、47：前端部、50：传感器部、51：传感器基座、52：位置传感器、60：马达部、61：定子、62：转子、63：旋转轴、64：轴承、65：轴承、66：检测齿轮、67：检测齿轮、68：马达外壳、70：控制部、71：控制基板、72：转数传感器、73：线缆、74：线缆、80：旋转直动变换部、81：轴构件、82：旋转构件、83：连结构件、90：支架、91：通孔、92：通孔、93：凸缘衬套、100：支柱、101：小径部、102：大径部、103：前端部、104：螺母、110：复位弹簧、120：主缸、121：缸孔、122：第一输出口、123：第二输出口、124：安装孔、125：螺栓、126：螺母、127：主室、128：副室、130：第一活塞、131：隔壁、132：凹部、133：弹性体、134：螺旋弹簧、135：伸缩构件、136：保持引导件、137：止动部、138：保持杆、139：凸肩部、140：第二活塞、141：隔壁、142：凹部、143、144：螺旋弹簧、145：伸缩构件、146：保持引导件、147：止动部、148：保持杆、149：凸肩部、151：密封构件、152：密封构件、161：密封构件、162：密封构件、BP：制动踏板。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。此外，在与所述以往的机电式制动助力装置2相同的结构的位置，示出相同的附图标记。

图1至图7是示出本发明的机电式制动助力装置的优选实施方式的图，该机电式制动助力装置1具有壳体10、输入杆20、施力构件30、控制杆40、传感器部50、马达部60、控制部70、旋转直动变换部80、支架90、支柱100、复位弹簧110以及主缸120。

壳体10具有圆筒状的外壳11和环状的底板12。此外，附图标记13是在所述外壳11上形成的用于安装外部连接器的窗口，附图标记14是用于固定所述外壳11和所述底板12的固定螺钉，附图标记15是用于将所述壳体10固定于汽车的车体的固定构件。

输入杆20整体呈棒状，能够在轴向上移动且能够在规定角度范围内摇动，在一端侧(控制杆40侧)，在其端面上连续地形成有连接孔21和弹簧保持孔22，连接孔21在所述输入杆20的轴向上延伸，弹簧保持孔22在所述轴向上延伸且直径比所述连接孔21小，输入杆20在另一端侧安装有制动踏板连接件23，制动踏板连接件23用于在周向上自由旋转地与制动踏板BP连接。

施力构件30包括发挥反作用力的螺旋弹簧31和保持器32，保持器32整体呈圆锥形，在内侧具有研钵状的承受面33。

控制杆40整体呈棒状，能够在轴向上移动，在一端侧(输入杆20侧)以利用凸缘43将用于位置检测的磁铁42外装为无法脱落的状态固定有球头螺栓41，在另一端侧形成有用于与板44卡合的台阶部45以及用于外装螺旋弹簧46的小径的前端部47。

传感器部50包括传感器基座51和位置传感器52，由所述位置传感器52检测出的所述磁铁42的位移量作为信号经由所述传感器基座51被输出。

马达部60包括定子61、转子62、与所述转子62同步旋转的旋转轴63以及将所述旋转轴63支撑为能够在周向上旋转的两个轴承64、65。此外，附图标记66、67是用于检测转数的检测齿轮，附图标记68是以从所述底板12立设的方式安装并覆盖所述马达部60的马达外壳。

控制部70是控制基板71，具有用于对经由电源线缆(未图示)从外部供给的电力进行控制并驱动马达部60的马达驱动器的功能，所述控制基板71经由线缆73、74与所述位置传感器52以及转数传感器72连接，利用来自各传感器的信号驱动所述马达部60。

此外，在本实施方式中，设置有两组所述转数传感器72以及对应的检测齿轮66、67，例如，通过使用性能不同的转数传感器，能够同时实现马达控制的高精度化和高速化，但也可以仅设置一组转数传感器以及对应的检测齿轮。

旋转直动变换部80是用于将所述马达部60的旋转运动变换为直线运动的机构，由进给丝杠机构构成，该进给丝杠机构包括圆筒状的轴构件81、螺母状的旋转构件82以及圆筒状的连结构件83，轴构件81在外周形成有螺纹条，旋转构件82在内周形成有螺纹槽且与所述轴构件81螺纹嵌合，连结构件83将所述旋转构件82与所述旋转轴63连结。在本实施方式中，所述旋转构件82与所述连结构件83分体形成并结合为一体，但也可以一体成型。

支架90在俯视观察时呈大致正三角形且在中心位置以及各顶点附近形成有通孔91、92。在中心位置的所述通孔91中插入所述轴构件81并固定，且支架90经由分别安装于所述各顶点附近的通孔92的凸缘衬套93安装在三根支柱100上，由此构成为不能进行轴旋转且能够在轴向上移动，限制所述轴构件81的轴旋转且在轴向上联动地移动。

3根支柱100架设在所述外壳11与所述底板12之间，将在支柱100的一端附近形成的小径部101插入在所述底板12形成的安装孔16中，且与所述小径部101相邻而形成的大径部102与所述底板12接触，由此进行定位，且通过在从形成于所述外壳11的安装孔17突出的支柱的前端部103安装螺母104来进行固定。

复位弹簧110用于对所述支架90施力从而使所述支架在移动后返回到原来的位置，分别外装在设置于所述外壳11与所述底板12之间的3根用于加固的支柱100上，一端与所述底板12接触，另一端与所述凸缘衬套93接触。

主缸120包括缸孔(Cylinder bore)121、第一活塞130以及第二活塞140，缸孔121为有底筒状且在侧面形成有第一输出口122和第二输出口123，第一活塞130配置于所述缸孔121内，第二活塞140配置于所述缸孔121内比所述第一活塞130靠底面侧的位置，主缸120配置为使所述缸孔121的开口部面向所述壳体10下方的开口部并封闭，通过在使所述缸孔121的安装孔124以及所述底板12的安装孔18连通的状态下插通的螺栓125以及螺母126将主缸120固定。

第一活塞130的两端部分别形成为杯状，形成为被隔壁131划分的H字状剖面。作为反作用盘(reaction disc)的弹性体133嵌入在所述隔壁131的基端侧(所述控制杆40侧)形成的凹部132中，所述控制杆40的前端部47与所述弹性体133接触。

第二活塞140的两端部分别形成为杯状，形成为被隔壁141划分的H字状剖面。在所述隔壁141的基端侧(所述第一活塞130侧)形成有凹部142，后述的保持杆148与所述凹部142接触。

在主缸120的缸孔121内，在第一活塞130与第二活塞140之间形成有主室127，在缸孔121的底部与第二活塞140之间形成有副室128。另外，包括所述主室127以及副室128的缸孔121内充满作为工作流体的制动液，所述制动液从未图示的储液器供给。

此时，通过密封构件151、152以及密封构件161、162，制动液不会漏出至规定的区域外，密封构件151、152安装在所述第一活塞130的外周与所述缸孔121的内周之间，密封构件161、162安装在所述第二活塞140的外周与所述缸孔121的内周之间。

主缸120的主室127以及副室128分别与在缸孔121的侧面形成的第一输出口122以及第二输出口123连接，从各输出口将由其他系统输出的制动液的液压供给至各车轮的制动器(未图示)从而产生制动力。

在第一活塞130与第二活塞140之间插装有螺旋弹簧134，通过螺旋弹簧134，向将第一活塞130和第二活塞140相互远离的方向施力。在螺旋弹簧134的内部配置有伸缩构件135，伸缩构件135包括用于将第一活塞130与第二活塞140之间保持为规定的间隔的保持引导件136以及保持杆138。

保持引导件136呈圆筒状，在前端形成有向内侧突出设置的止动部137。保持杆138呈棒状，在基端形成有向径向外侧突出设置的凸肩部139。而且，通过向保持引导件136内插入保持杆138，两者能够沿着轴向相对移动，在保持引导件136的止动部137与保持杆138的凸肩部139干涉的时间点，伸缩构件135伸长为规定的长度。

在所述第二活塞140与所述缸孔121的底部之间插装有螺旋弹簧144，通过螺旋弹簧144向将第二活塞140和所述缸孔121的底部相互远离的方向施力。在螺旋弹簧144的内部配置有伸缩构件145，伸缩构件145包括用于将第二活塞140与所述缸孔121的底部之间保持为规定的间隔的保持引导件146以及保持杆148。

保持引导件146呈圆筒状，在前端形成有向内侧突出设置的止动部147。保持杆148呈中空棒状，在基端形成有向径向外侧突出设置的凸肩部149。而且，通过向保持引导件146内插入保持杆148，两者能够沿着轴向相对移动，在保持引导件146的止动部147与保持杆148的凸肩部149干涉的时间点，伸缩构件145伸长为规定的长度。

在本实施方式中，与作为制动助力装置的动作直接相关的所述输入杆20、所述控制杆40、所述马达部60、所述旋转直动变换部80、所述支架90以及所述主缸120全部同轴地配置(参照图4、图5)，因此，整体能够构成为节省空间的结构。

以下，说明本实施方式的机电式制动助力装置1的动作。

在将机电式制动助力装置1安装在汽车中的状态下，当驾驶员踩下制动踏板BP时，与制动踏板BP连接的输入杆20在轴向上移动，控制杆40与所述输入杆20同步地进行直线运动。

此时，所述控制杆40和所述轴构件81不同步，能够分别地在轴向上移动，因此，所述轴构件81的位置不变化，仅所述控制杆40移动。

而且，所述控制杆40对抗所述螺旋弹簧46、134、144的作用力而使所述第一活塞130以及第二活塞140前进。

另外，若所述控制杆40移动，则利用从检测出其位移的位置传感器52向控制部70发送的信号，所述控制部70进行向马达部60供给电力以及工作信号的控制，马达部60工作并旋转。

此外，另外具有通过检测安装在旋转轴63上的检测齿轮66、67的转数来检测马达转数的转数传感器72，在所述控制部70进行向马达部60供给电力以及工作信号的控制时，能够利用从所述转数传感器72经由线缆74向控制部70发送的信号。

在所述马达部60旋转时，所述旋转构件82经由所述连结构件83与所述旋转轴63同步旋转，但所述轴构件81由于被所述支架90限制了轴旋转，所以将螺纹嵌合中的所述旋转构件82的旋转动作变换为直线动作，从而向使轴线上的所述第一活塞130以及第二活塞140前进的方向移动。

此时，所述支架90也与所述轴构件81同步地将所述复位弹簧110压缩并向使轴线上的所述第一活塞130以及第二活塞140前进的方向移动，但由于一边经由所述凸缘衬套93被所述支柱100引导一边滑动，因此能够流畅地动作。

然后，所述轴构件81经由板44对抗所述螺旋弹簧134、144的作用力而使所述第一活塞130以及第二活塞140前进。

这样，驾驶员踩下制动踏板BP时的踏力经由所述输入杆20、所述控制杆40直接施加于主缸120的第一活塞130、第二活塞140，此外，将所述马达部60的旋转动作变换为轴构件81的直线动作的推压力经由所述轴构件81施加于主缸的第一活塞130、第二活塞140，由此，通过使用由电力驱动的马达，能够放大在踩下制动踏板BP时的踏力。

而且，随着驾驶员对制动踏板BP的踩踏被解除而制动踏板BP返回原来的位置，与制动踏板BP连结的输入杆20以及控制杆40也恢复到原来的位置，所述控制杆40移动，由此，根据来自检测到控制杆40的位移的位置传感器52的信号，控制部70进行向马达部60供给电力以及工作信号的控制，所述马达部60工作并反转(Contra-rotating)。

在所述马达部60反转时，所述旋转构件82经由所述连结构件83与所述旋转轴63同步地反转，但所述轴构件81由于被所述支架90限制了轴旋转，所以螺纹嵌合中的所述旋转构件82的旋转动作变换为直线动作，从而向使轴线上的所述第一活塞130以及第二活塞140后退的方向移动。

此外，即使因为所述马达部60或控制部70的不良而使所述马达部60无法正常地反转，也能够通过所述螺旋弹簧134、144以及复位弹簧110的作用力使所述轴构件81以及主缸的第一活塞130、第二活塞140后退并返回至工作前的原始位置。

以下，对作为主要部分剖视图的图6、作为一部分部件的分解立体图的图7以及作为现有例的剖视图的所述图8进行比较并说明本发明的要点。

如图6以及图7所示，在本发明的优选实施方式中，所述保持器32以使所述承受面33朝向外侧的状态配置在所述输入杆20的所述连接孔21中，在所述弹簧保持孔22与所述保持器32之间配置有所述螺旋弹簧31，在将所述控制杆40的球头螺栓41插入所述输入杆20的连接孔21且所述保持器32的承受面33与所述球头螺栓41接触的状态下，所述输入杆20和所述控制杆40以使所述连接孔21的外侧端缘缩小直径的方式变形而被铆接连接。

而且，经由所述保持器32传递的所述螺旋弹簧31的作用力作用在将所述球头螺栓41与所述输入杆20相互远离的方向上，由此，能够发挥与现有例的圆锥弹簧35相同的效果，能够防止所述输入杆20因自重而倾倒、在所述输入杆20与所述控制杆40之间产生间隙从而产生异响或动作的紊乱。

因此，能够发挥通过所述施力构件30将所述输入杆20保持为规定的姿势的效果，且与所述图8所示的现有例的机电式制动助力装置2不同，无需在输入杆20的外周部设置弹簧，能够避免设计上的限制和装置自身的大型化，以往因为与弹簧产生干涉而无法配置部件的输入杆的外周部的空间也能够得到充分利用。

实际上，在本实施方式中，充分利用所述输入杆20的外周部的空间，在控制杆40的一端侧(输入杆20侧)以利用凸缘43将用于位置检测的磁铁42外装为无法脱落的状态固定有球头螺栓41，且与所述磁铁42对应地在所述支架90的上表面配置传感器部50，能够节省空间地进行所述输入杆20和所述控制杆40的位置检测。

此外，由于本实施例的螺旋弹簧31比现有例的圆锥弹簧35小，所以有时作用力比较弱，但对于发挥将所述输入杆20保持为规定的姿势的效果来说，具有足够的作用力。

如上所述，根据本发明，能够将安装在输入杆的外周部的弹簧排除，避免设计上的限制和装置自身的大型化，还能够充分利用输入杆的外周部的空间。

Claims (5)

1.一种机电式制动助力装置，其特征在于，具有：

输入杆，与制动踏板连结，以及

施力构件，与所述输入杆同轴地配置，用于通过反作用力在轴向上对所述输入杆施力从而将所述输入杆保持为规定姿势；

所述施力构件配置在所述输入杆的内部。

2.根据权利要求1所述的机电式制动助力装置，其特征在于，

所述施力构件包括螺旋弹簧和保持器，

所述机电式制动助力装置具有控制杆，所述控制杆与所述输入杆联动，随着制动踏板的操作而在轴向上直线运动，且在一端设置有球头螺栓，

所述输入杆在一端连续地形成有连接孔和弹簧保持孔，所述连接孔在所述输入杆的轴向上延伸，所述弹簧保持孔在所述轴向上延伸且直径比所述连接孔小，并且所述保持器以使研钵状的承受面朝向外侧的状态配置在所述连接孔中，在所述弹簧保持孔与所述保持器之间配置有所述螺旋弹簧，

所述输入杆和所述控制杆在所述控制杆的球头螺栓插入所述输入杆的连接孔且所述保持器的承受面与所述球头螺栓接触的状态下被铆接连接。

3.根据权利要求2所述的机电式制动助力装置，其特征在于，

在所述控制杆的球头螺栓上安装有用于位置检测的磁铁。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的机电式制动助力装置，其特征在于，具有：

输入杆，与制动踏板连结，

控制杆，与所述输入杆联动并随着制动踏板的操作而在轴向上直线运动，

传感器部，检测所述控制杆的位移，

马达部，根据所述控制杆的位移而工作，

控制部，利用从所述传感器部得到的信息驱动所述马达部，

旋转直动变换部，配置在所述控制杆的外周，包括轴构件和旋转构件，将与所述马达部联动的所述旋转构件的旋转运动变换为所述轴构件的直线运动，

支架，限制所述轴构件的轴旋转且在轴向上联动地移动，

复位弹簧，用于对所述支架施力从而使所述支架在移动后返回到原来的位置，以及

主缸，与所述控制杆以及所述轴构件的前端侧连接，通过所述控制杆或者所述轴构件的直线运动而动作。

5.根据权利要求4所述的机电式制动助力装置，其特征在于，

所述输入杆、所述控制杆、所述马达部、所述旋转直动变换部、所述支架以及所述主缸全部同轴地配置。

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